一种先端丝锥磨床的制作方法

本发明涉及磨床技术领域，特别涉及一种用于医疗器械加工、电机加工、电力设备加工、建筑钢构部件加工的先端丝锥磨床。

背景技术：

先端丝锥磨床是一种对先端丝锥的进行磨削加工的机床，现有的先端丝锥磨床一般均是通过砂轮对先端丝锥的外螺纹部分、外圆进行磨削，具体地是，通过连接件将动力装置与砂轮连接，动力装置给出动力之后，由连接件将动力传输给砂轮，砂轮旋转对先端丝锥进行磨削，具体地可参见这一件专利，其专利号为201520761873.4，专利名称为：数控螺尖丝锥槽磨床。

使用磨床磨削工件，首先要启动磨床，此时，砂轮电动机按传统启动电路运行，启动后按照额定转速运转，带动砂轮的高速旋转运动，砂轮高速旋转用于磨削工件，工件随工作台或者工作台上设置横向或者纵向的滑动机构做纵向或者横向的进给运动，以及其他辅助运动机构使得工件一直与砂轮接触被磨削成需要的样子。

在此过程中，由于电网电压有一定波动、砂轮与工件磨擦负载的不断变化，均会影响电动机转速误差；而且，标准砂轮电动机起动电路一般只有一种加工速度，只能适应一种大小恒定、加工线速度也保持恒定的工件，如果要适应不同工件大小要去不同加工相对线速度，那么，对于工件加工精度就很难保证；而且，因工件大小不同，相对要求砂轮转速于主轴线速度不同，单纯调整主轴转速来满足工件加工线速度很难调整到理想状态。又由于较长类工件加工过程所产生应力弯曲，磨削过程会产生砂轮进给力矩不同，这样就带来砂轮输出转速/力矩不同变化，相应会产生振刀纹，磨削精度很难保证，效率低，并且加工位置与角度难以调整。

综上所述，现有的先端丝锥磨床不适用于加工尺寸不同、角度难以调整的工件，工作效率低。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中的先端丝锥磨床不适用于加工尺寸不同、角度难以调整的工件，且工作效率低的不足，而提出了一种先端丝锥磨床及其工作方法。

一种先端丝锥磨床，包括底座、工作台系统、立柱与磨头系统。

所述工作台系统包括工作台，所述工作台连接第一滚珠丝杠副，所述第一滚珠丝杠副一端连接第一伺服电机，另一端固定连接在所述底座上，所述第一伺服电机也固定连接在所述底座上，所述第一滚珠丝杠副的两侧与其相平行且相邻的位置上设置有第一滑轨，所述第一滑轨上分别安装有至少两块第一滑块，所述第一滑块可以在所述第一滑轨上滑动，所述第一滑块上固定连接有工作台托板，所述工作台托板一侧还连接分度头座。

所述工作台托板中间设置有通孔用于穿设旋转轴，所述旋转轴一端连接所述第一滚珠丝杠副，另一端连接所述工作台。

所述工作台系统还包括燕尾板，所述燕尾板与所述底座固定连接。

所述工作台系统还包括工件夹具，所述工件夹具设置在所述工作平台上，其一部分通过t型槽固定，另一部分与气缸固定，可以移动。

所述底座选用高强度优质灰铸铁。

所述立柱与磨头系统包括立柱单元、磨头纵向进给结构和磨头横向进给结构。

所述立柱单元包括立柱，所述立柱上固定有电机座，所述电机座上安装有第二伺服电机，所述第二伺服电机通过波纹管式联轴器固定连接第二滚珠丝杆副，所述第二滚珠丝杆副包括第二滚珠丝杆、第二滚珠丝杆螺母支撑座、第二滚珠丝杆螺母，所述第二滚珠丝杆的两侧与其平行位置设置有第二滑轨，所述第二滑轨上设置有第二滑块，所述第二滑块可以在所述第二滑轨上直线滑动，所述第二滑块上设置有立柱托板，所述立柱托板上固定有所述第二滚珠丝杆副的第二滚珠丝杆螺母。

所述磨头纵向进给结构包括第三伺服电机，所述第三伺服电机通过第三联轴器固定连接所述第三滚珠丝杆，所述第三滚珠丝杆外套设有第三轴承座，所述第三轴承座固定在所述立柱上，所述立柱在所述第三滚珠丝杆的两侧分别设置有第一修正托板和第二修正托板，所述第一修正托板距离立柱的距离近于所述第二修正托板；

所述第三滚珠丝杆在远离所述立柱的一侧设置有第三滑轨，所述第三滑轨平行于所述第二滑轨，且第三滑轨长度小于第二滑轨，所述第三滑轨上相应地设置有第三滑块，所述第三滑块的数量至少为四个，所述第三骨块固定连接所述第二修正托板。

所述磨头横向进给结构包括第四电机，所述第四电机的输出轴连接砂轮；所述第四电机固定在电机支架上，所述电机支架上固定有第四滑轨，所述第四滑轨为水平设置，且垂直于第一滑轨、第二滑轨和第三滑轨；所述第四滚珠丝杆靠近所述第二修正托板的一端连接动力传动装置，所述动力传动装置包括主动同步带轮、同步带、从动同步带轮和同步电机。

所述砂轮的边缘设置有接近传感器。

本发明还提供一种先端丝锥磨床的工作方法，所述工作方法包括：

初始状态，将工件放置在夹具固定部分中，所述接近传感器感应工件并反馈信号给所述气缸，所述气缸推动夹具移动部分，将工件夹紧；

第一伺服电机驱动第一滚珠丝杠带动第一滑块、工作台托板和工作台运动，使工件到达第一指定位置；

根据需要磨削工件的角度，调整分度头座；

第二伺服电机驱动第二滚珠丝杆，磨头部分下行；

根据工件高度，设定第三伺服电机旋转圈数，第三伺服电机驱动第三滚珠丝杆，带动第二修正托板下行到达第二指定位置；

同步电机带动主动同步带轮转动，进而带动从动同步带轮转动，第四滚珠丝杆、砂轮沿着第四直线滑轨向前驱动，到达磨削工件指定的第三指定位置；

砂轮开始磨削工件；

加工完成后，各部件回到原点位置，气缸回缩，松开工件，取出工件。

本发明所述先端丝锥磨床采用转台式布局，旋转立柱可以旋转，工作台实现分度，扩大了磨床加工范围，提高加工效率；并且，采用砂轮转动、工件平动，采用燕尾型底座和工作台配合，工作台采用层叠式结构紧凑，可以承受粗磨时产生的较大磨削力，又能够保证精加工时的高精度，刚度增大、同时热变形小、效率提高，合格率增加。

附图说明

图1是按照本发明的先端丝锥磨床的主视图；

图2是按照本发明的先端丝锥磨床的左视图；

图3是按照本发明的先端丝锥磨床的俯视图；

图4是按照本发明的先端丝锥磨床的工作台系统的俯视结构图；

图5是按照图4沿a-a方向的示意图；

图6是按照图5沿b-b方向的示意图；

图7是按照本发明的先端丝锥磨床的立柱与磨头系统的结构示意图；

图8是按照图7的眼a-a方向的示意图；

图9是按照本发明的先端丝锥磨床的磨削加工示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

一种先端丝锥磨床，参见图1-图3，包括：底座1，工作台系统2、立柱与磨头系统3。所述底座1上设置有工作台系统2，所述工作台系统2上设置有立柱与磨头系统。

所述底座1的材料选用高强度优质灰铸铁，铸件采用半封闭截面，合理布置内部隔板和肋条。

参见图4-图6，所述工作台系统包括工作台9，所述工作台9通过旋转轴16固定连接第一滚珠丝杠副15，所述第一滚珠丝杠副15一端连接第一伺服电机11，另一端固定连接在所述底座1上，所述第一伺服电机11也固定连接在所述底座1上，所述第一滚珠丝杠副15的两侧与其相平行且相邻的位置上设置有第一滑轨5，所述第一滑轨5上安装有第一滑块6，所述第一滑块6可以在所述第一滑轨5上滑动，所述第一滑块6上固定连接有工作台托板7，所述工作台托板7中间设置有通孔用于穿设所述旋转轴16。因此，所工作台9的进给运动是通过第一伺服电机11直接驱动第一滚珠丝杠副15，并带动所述第一滑块6滑动，带动所述工作台托板7滑动和工作台9滑动的传动方式，将旋转运动转变为直线运动，使得所述工作台可以实现直线运动。

所述第一滑轨5的数量为两条，分别位于所述第一滚珠丝杠副15的两侧，所述第一滑块6的数量为四个。

所述第一滚珠丝杠副15中包括第一滚珠丝杆13，第一滚珠丝杆13外套设有第一轴承支座14，并且通过第一轴承支座14将第一滚珠丝杠副15固定连接在了所述底座1上。

所述第一滚珠丝杠副15采用现有技术中常见的滚珠丝杠副即可，即包括固定侧支座，支撑侧支座，螺母支座，丝杆螺母、基座、丝杆轴等，所述滑轨一般设置在所述基座上，所述基座的侧面一般呈凹字形，所述丝杆副设置在凹字形内。

在本实施例中，所述第一滚珠丝杠副15与所述工作台9的连接方式，可以是这样的，即所述第一滚珠丝杠副15的丝杆螺母外涛套设有螺母支座，所述工作台9连接的所述旋转轴16的另一端连接所述螺母支座。

在其他实施例中，所述第一滚珠丝杠副15与所述工作台9可以通过其他方式连接。

所述工作台托板7通过和与所述第一滑块6可以采用螺栓固定。

所述第一伺服电机11外设置有第一伺服电机防护罩10，所述第一伺服电机11的输出轴通过联轴器12连接第一滚珠丝杠副15。

所述工作台系统还包括分度头座8，所述分度头座8和所述工作台托板7通过法兰面用螺栓固定。

所述工作台系统2还包括燕尾板4，所述燕尾板4与所述底座1固定连接。在本实施例中，可以采用通过在所述底座1和所述燕尾板4上分别对应设置连接孔，通过螺栓螺母将所述底座1和所述燕尾板4固定连接起来，这样也可以实现将所述底座1和所述燕尾板4可拆卸，在所述燕尾板4需要更换或者维修时方便拆卸维修。

在其他实施例中，所述底座和所述燕尾板也可以通过其他方式固定连接起来，比如螺钉连接，或者螺柱连接，或者直接设置为一体化结构。

在本实施例中，所述燕尾板4数量为两个。

参见图9，在本实施例中，所述工作台系统2还包括工件夹具41，所述工件夹具41设置在所述工作平台9上，其一部分通过t型槽固定，另一半与气缸42固定，可以移动。

因此，第一伺服电机11开启的时刻，即是驱动工作台9的过程，第一滑轨使其进给更加平稳，导向精准。工件通过夹具固定置于所述工作台托板7上方，当需要调整工件角度时，只需要调整所述分度头座8的位置，工作台结构因为使用了旋转轴16而为回转式。

参见图7-8，所述立柱与磨头系统3包括立柱单元，所述立柱单元包括立柱21，所述立柱21上固定有电机座18，所述电机座18上安装有第二伺服电机17，所述第二伺服电机17通过波纹管式联轴器19固定连接第二滚珠丝杆副，所述第二滚珠丝杆副20包括第二滚珠丝杆20、第二滚珠丝杆螺母支撑座26、第二滚珠丝杆螺母27，所述第二滚珠丝杆20的两侧与其平行位置设置有第二滑轨22，所述第二滑轨22上设置有第二滑块28，所述第二滑块28可以在所述第二滑轨22上直线滑动，所述第二滑块28上设置有立柱托板35，所述立柱托板35上固定有所述第二滚珠丝杆副20的第二滚珠丝杆螺母37。

在本实施例中，所述第二滑块38的数量为六块。

在其他实施例中，所述第二滑块38的数量可以为四块，或者五块或者六块以上。

在本实施例中，所述第二滑轨22为竖直方向设置，垂直于所述第一滑轨5。

也就是说，所述第二伺服电机17通过所述波纹管式联轴器19直接与所述第二滚珠丝杆20连接，所述立柱托板35固定在6个所述第二滑块38上面，所述第二滚珠丝杠螺母37固定在立柱拖板35上面，所述第二滚珠丝杆20在第二伺服电机17的转动下，驱动所述立柱托板35沿着所述第二直线滑轨22方向移动。

所述立柱与磨头系统3还包括磨头纵向进给结构，所述磨头纵向进给结构包括第三伺服电机24，所述第三伺服电机24通过第三联轴器25固定连接所述第三滚珠丝杆26，所述第三滚珠丝杆26外套设有第三轴承座27，所述第三轴承座27固定在所述立柱21上，所述立柱21在所述第三滚珠丝杆26的两侧分别设置有第一修正托板23和第二修正托板28，所述第一修正托板23距离立柱的距离近于所述第二修正托板28。

所述第三滚珠丝杆26在远离所述立柱21的一侧设置有第三滑轨，所述第三滑轨平行于所述第二滑轨22，且第三滑轨长度小于第二滑轨22,，所述第三滑轨上相应地设置有第三滑块，所述第三滑块的数量至少为四个，所述第三骨块固定连接所述第二修正托板28。

因此，第三伺服电机24通过第三联轴器25直接与第三滚珠丝杆26连接，从而带动第二修正托板28移动，能够实现磨头在垂直方向的移动。

所述立柱与磨头系统3还包括磨头横向进给结构，所述磨头横向进给结构包括第四电机32，所述第四电机32的输出轴连接砂轮33，优选地，所述砂轮33外设置有砂轮防护罩34。以砂轮33作为磨具，采用工件回转运动方式磨削技术，实现工件平面磨削。采用接触轮磨削方式可以分别实现粗磨去余量或精磨提高平面度的效果。

所述第四电机32固定在电机支架上，所述电机支架上固定有第四滑轨31，所述第四滑轨31为水平设置，且垂直于第一滑轨5、第二滑轨22和第三滑轨。

所述第四滑轨31的上侧设置有第四滚珠丝杆30,所述第四滚珠丝杆30一端通过其外套设的第四轴承座29固定安装在所述第二修正托板28上。

所述第四滚珠丝杆30的靠近所述第二修正托板28的一端可以设置第五伺服电机，通过第四联轴器与所述第四滚珠丝杆30相连接，为所述第四滚珠丝杆30提供动力，从而使得所述电机支架能够在水平方向上移动，进一步，实现了磨头，也就是所述砂轮33在水平方向上的移动。

或者，参见图9，所述第四滚珠丝杆30靠近所述第二修正托板28的一端连接动力传动装置，所述动力传动装置包括主动同步带轮43、同步带44、从动同步带轮45和同步电机46，通过所述从动同步带轮45和从动同步带带动所述第四滚珠丝杆30运动，从而带动第四滑轨31上的第四滑块运动，从而带动电机架运动，从而带动所述砂轮33可沿所述第四滑轨31的方向上直线运动。

更为优选的实施例中，所述砂轮33的边缘可以设置接近传感器39，这样，当工件40接近砂轮33时，磨床能够得知。

也就是说，本发明所述工作台系统2可以实现工作台9在水平方向沿第一滑轨5方向移动，可定义为x轴方向，而本发明所述立柱与磨头系统3可以实现立柱托板35沿第二滑轨22的方向上下移动，可定义为z轴方向，而所述磨头，即砂轮33既可以实现沿第三滑轨方向上下移动，实际上移动方向与第二滑轨22相同，只是由于第三滑轨短于第二滑轨22，因此，移动的范围和距离短于所述第二滑轨22，但综合实现了所述砂轮在竖直方向上的位置调整，也就是z轴方向，再者，本发明实现了所述砂轮33可以在水平方向，且垂直于第一滑轨5、第二滑轨22和第三滑轨的的方向，根据空间直角坐标系，则可以定义为y轴方向。综合本发明的机构来看，通过所述工作台系统2与所述立柱与磨头系统的配合，在加工工件时，基本上能够实现任意角度的加工。

结合图1-9，本发明提供的一种先端丝锥磨床的工作方法，包括：

初始状态，原点位置，将工件40放置在夹具41中，具体是固定的远离所述气缸42的夹具41中，此时，所述接近传感器39能够感应到所述工件40，所述接近传感器39反馈信号给所述气缸42，所述气缸42推动夹具41移动部分，使所述夹具41将所述工件40夹紧。

第一伺服电机11驱动第一滚珠丝杠13，带动所述第一滑块6、工作台托板7和所述工作台9运动，使得所述工件到达第一指定位置，所述第一指定位置是指在x向指定位置。

根据磨削工件40的角度，再调整分度头座8，因分度头座8和工作台9螺栓固定，从而达到调整工作台的角度。

接着第二伺服电机17直接驱动第二滚珠丝杆20，致使整个磨头部分下行，根据工件40高度，设定第三伺服电机24旋转圈数，即是第二28修正托板下行的距离，到达z向工件40磨削高度时，第三伺服电机24驱动第三滚珠丝杆26，第二修正托板28下行到达第二指定位置。细微调整砂轮33到工件40的高度。同步电机46带动主动同步带轮43转动，通过同步带44，带动从动同步带轮45转动，从而第四滚珠丝杆30，砂轮33沿着第四直线滑轨31向前驱动，到达磨削工件指定的第三指定位置，即y向的一个指定位置。砂轮33开始磨削工件，加工完成后，各部件回到原点位置。气缸42回缩，松开工件40，取出工件。

本发明还将传统启动电路更换为变频调速技术，以变频器无级调速，软启动，恒转矩输出极大满足了机械加工设备对恒速度、恒转矩要求。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点；

本技术方案所述先端丝锥磨床采用转台式布局，旋转立柱可以旋转，工作台实现分度，扩大了磨床加工范围，提高加工效率；并且，采用砂轮转动、工件平动，采用燕尾型底座和工作台配合，工作台采用层叠式结构紧凑，可以承受粗磨时产生的较大磨削力，又能够保证精加工时的高精度，刚度增大、同时热变形小、效率提高，合格率增加。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。